Лекции по "Экологии"

В условиях становления  рыночных отношений создаются реальные предпосылки для рационализации природопользования, что связано  с процессами повышения экономической  самостоятельности предприятий, реализацией  принципов самоуправления регионов, дифференциацией форм собственности и другими рыночными механизмами. Поэтому большой интерес для экономики природопользования представляют так называемые «рыночные» экономические науки — менеджмент, маркетинг, макро- и микроэкономика и др. Из них она черпает сведения об особенностях функционирования рыночной экономики и ее возможностях в оптимизации эколого-экономических отношений.

Совершенствование преподавания экологии и экономики  природопользования предполагает использование  многих теоретических положений и информационных данных естественных и технических наук. Отметим прежде всего тесные связи с широким кругом природоведческих отраслей знаний — геологией, почвоведением, биологией, лесоведением, метеорологией, гидрологией, ландшафтоведением и др., — которые служат источником сведений о специфике природных компонентов, вовлеченных в эколого-экономические отношения.

Большое значение имеет взаимосвязь курса с  географическими науками, разрабатывающими многие сложные проблемы регионального  природопользования. Кроме того, в эколого-экономических исследованиях все шире используется важнейший научный метод географии — метод районирования.

Отношения взаимной обусловленности сложились у  экологии и экономики природопользования с техническими науками, поскольку  экологизация производства, совершенствование технологий с целью снижения негативного воздействия производительных сил на природную среду невозможны без учета новейших достижений науки и техники, их эколого-экономического обоснования.

3. Уровни организации живых систем

Уровни организации  живых систем представляют собой  некую упорядоченность, иерархическую  систему, которая является одним  из основных свойств живого (табл. 1).

Таблица 1

Уровни организации  живых систем

Основная группа или  ступень	Уровень
Биологическая микросистема	Молекулярный Клеточный
Биологическая мезосистема	Тканевый Органный Организменный
Биологическая макросистема	Популяционно-видовой Биоценотический Биосферный

Каждая живая  система состоит из единиц подчиненных  ей уровней организации и является единицей, входящей в состав живой системы, которой она подчинена. Например, организм состоит из клеток, являющихся живыми системами, и входит в состав организменных биосистем, таких как  популяции, биоценозы.

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня. Так, характер клеточного уровня организации определяется молекулярным уровнем, характер организменного – клеточным; популяционно-видовой – организменным и т.д.

Характеристика  структурных уровней живого

Молекулярный уровень. Молекулярный уровень несет отдельные, хотя и существенные признаки жизни. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых азотистых основания, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к самовоспроизведению. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным. В истории жизни на нашей планете был такой период (первая половина протерозойской эры –  2 млрд лет назад), когда все организмы находились на этом уровне организации. Из таких организмов состояли все виды, биоценозы и биосфера в целом.

 

Тканевый  уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Большое сходство между всеми организмами сохраняется на тканевом уровне.

Органный  уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений.

Организменный уровень. На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка - клеток, тканей, органов, а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов (организмы, особи), имеющих свои отличительные черты.

Популяционно-видовой  уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это надорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биоценозов

Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.

Биосферный  уровень. Биогеоценозы в совокупности составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.

Таким образом, мы видим, что вопрос о структурных уровнях в биологии имеет некоторые особенности по сравнению с его рассмотрением в физике. Эта особенность состоит в том, что изучение каждого уровня организации в биологии ставит своей главной целью объяснение феномена жизни. Действительно, если в физике деление на структурные уровни материи в достаточной степени условно (критериями являются масса и размеры), то уровни материи в биологии отличаются не столько размерами или уровнями сложности, сколько, закономерностями функционирования.

Действительно, если, например, исследователь изучил физико-химические свойства биологического объекта и его структуру, но не установил его биологического назначения в целостной системе, это будет  означать, что изучен ещё один определенный объект, но не уровень живой материи.

Ещё одна особенность структуризации живой материи состоит в иерархической  соподчиненности уровней. Это означает, что низшие уровни как единое целое  входят в высшие. Эта концепция  структуризации получила название «многоуровневой иерархической матрешки».

Важно отметить также, что  число выделяемых в биологии уровней  зависит от глубины профессионального  изучения мира живого.

4.Понятие об окружающей среде

К окружающей среде  относится вся природная среда (возникшая на Земле вне зависимости от человека и унаследованная им от предшествующих поколений) и техногенная среда (т.е. среда, созданная человеком).

Окружающая среда - это  все, что окружает организм и прямо  или косвенно влияет на его состояние  и функционирование. Среда, обеспечивающая возможность жизни организмов на Земле, очень разнообразна. На нашей планете можно выделить 4 качественно отличные среды жизни: водную, наземно-воздушную, почву и живой организм.

Понятие "Окружающая среда", классификация

 Под окружающей средой  понимается совокупность естественных и искусственных биологических, физических, химических, а также социальных факторов, способных оказывать прямое или косвенное влияние на состояние абиотической и биотической компонент биосферы и на человека (Бурдин К.С., 1985). 1.Физическое определение. Вещество и пространство окружающие рассматриваемый объект

2. Экологическое определение.  Природные тела и явления, с  которыми организм находится  в прямых или косвенных взаимоотношениях.

3. Социально-экологическое.  Совокупность физических (природных), природно-антропогенных (культурных ландшафтов, населенных мест) и социальных факторов жизни человека.

Среда природная (окружающая человека природная среда) - совокупность природных и незначительно измененных деятельностью людей абиотических и биотических естественных факторов, оказывающих влияние на человека. Отличается от других составляющих окружающей человека среды свойством самоподдержания и саморегуляции без корректирующего воздействия человека.

 Среда окружающая человека - совокупность абиотической, биотической и социальной сред (одновременно природной, квазиприродной, артеприродной) совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство.

Среда абиотическая - все  силы и явления природы, происхождение  которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов (включая человека).

Среда биотическая - силы и  явления природы, обязанные своим  происхождение жизнедеятельности  ныне живущих организмов.

Среда биологическая - живые  организмы, в системе которых  находится рассматриваемый организм или объект. Среда экологическая (внешняя) - силы и явления природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека, находящиеся вне рассматриваемого объекта или субъекта (живого организма или системы с участием живого) , но необязательно непосредственно контактирующие с ним.

Среда атреприродная ("третей природы", населенных мест, техногенная) - искусственное окружение людей, состоящее из чисто технических (здания, сооружения, асфальт. дороги, искусственное  освещение и т.п.) и природых (воздух и т.п.) элементов. Без искусственного поддержания деградирует.

Среда квазиприродная (развитая, "второй природы") - преобразованные  человеком (культурные) природные ландшафты  и созданные им агроценозы. Не способна к самоподдержанию.

5.Экологический  фактор

Экологические факторы - отдельные элементы среды, взаимодействующие с организмами.

Различают абиотические, биотические факторы и антропогенный фактор. Абиотические факторы: свет, температура, влажность и другие компоненты климата, состав воздуха, почвы и пр., т.е. элементы неживой природы.

Биотические факторы: живые тела, или организмы, всевозможные взаимодействия между ними.

Антропогенные факторы: вырубка леса, осушение болот, возведение плотины, выброс в атмосферу  различных химических в-в и пр. (т.е. деятельность человека).

Разные экологические  факторы действуют на организмы  определенными путями. Соответственно организмы имеют морфологические  физиологические, поведенческие приспособления к ним.

Экологические факторы бывают разной интенсивности (в недостатке, в норме, или в избытке). Температура среды, например, бывает высокой, средней или низкой. Интенсивность фактора, при действии которого организм испытывает наиболее благоприятные воздействие на жизнедеятельность, называют оптимумом.

Отклонением от оптимума. как в сторону понижения, так и в сторону повышения  интенсивности фактора вызывают угнетенное состояние организма (бывают верхние и нижние границы выносливости по каждому фактору).

Оптимум не одинаков для разных видов живых организмов (холодостойких и теплолюбивых, влагостойких и сухолюбивых, теневыносливых и светолюбивых и пр.).

 

На организм одновременно действуют не один, а несколько факторов (их комплекс).

При оптимальной температуре  повышается выносливость к неблагоприятной влажности или недостатку пищи; обилие пищи увеличивает устойчивость к понижению температуры. Однако ни один из необходимых факторов не может быть заменен другим.

Если какой-либо фактор выходит  за пределы выносливости организма, то существование этого организма становится невозможным даже при других благоприятных условиях. Факторы, выходящие за пределы максимума или минимума выносливости, называются ограничивающими факторами.

6.Экологический  оптмиум и пессимум

Общая характеристика действия экологических факторов

Любой организм должен быть определенным образом приспособлен к воздействию специфических  экологических факторов. Разнообразные  приспособления организмов называются адаптации. Благодаря разнообразию адаптаций возможно распределение  выживаемости организмов в зависимости от интенсивности действия экологического фактора.

Значения экологического фактора, которые наиболее благоприятны для данного вида, называются оптимальными, или просто экологическим оптимумом. Те же значения фактора, которые неблагоприятны для данного вида, называются пессимальными, или просто экологическим пессимумом. Существует закон экологического оптимума, согласно которому выживаемость организмов достигает максимума при значениях данного экологического фактора, близких к его среднему значению.

В большинстве случаев  зависимость выживаемости от действия одного фактора описывается уравнениями  нормального распределения, которым  соответствуют кривые нормального  распределения.

В качестве примера рассмотрим зависимость плотности (выживаемости) некоторой популяции растений от кислотности почвы.

Видно, что популяции данного  вида растений достигают максимальной плотности при значениях рН, близких  к 6,5 (слабокислые почвы). Значения рН приблизительно от 5,5 до 7,5 образуют для  данного вида зону экологического оптимума, или зону нормальной жизнедеятельности. При уменьшении или повышении рН плотность популяции постепенно уменьшается. Значения рН меньше 5,5 и больше 7,5 образуют две зоны экологического пессимума, или зоны угнетения. Значения рН меньше 3,5 и больше 9,5 образуют зоны гибели, в которых организмы данного вида существовать не могут.